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1 W2 M

2 INTRODUZIONE Lo sviluppo della società industriale ha avuto una forte accelerazione negli ultimi 20 anni e i problemi globali come il cambiamento climatico ne sono l'effetto più evidente. Le cause principali sono state identificate nell'incremento del biossido di carbonio nell'atmosfera e nell'emergenza rifiuti (produzione e smaltimento). L'aumento dei costi energetici sta diventando un secondo problema rilevante per via dell'esaurimento dei combustibili fossili. La crescita rapida di paesi quali la Cina e l'india aumenta ulteriormente queste criticità. Al momento attuale tutti i governi stanno allocando grosse risorse sia nel campo dello smaltimento dei rifiuti sia in quello delle energie rinnovabili. Gli effetti visibili di questi sforzi saranno visibili solamente sul lungo periodo e quindi è fin d ora importante creare e sviluppare tecnologie innovative.

3 TRATTAMENTO E RECUPERO DELL'ENERGIA Per lo smaltimento dei rifiuti attualmente le tecnologie più in uso sono lo smaltimento in discarica e l'incenerimento. La tecnologia W2M offre ora una nuova alternativa basata sulla ristrutturazione molecolare e la conversione in energia di un ampia tipologia di composti organici attraverso un processo termo-chimico senza fiamma. Il processo è applicabile a problemi tipici di smaltimento rifiuti quali: Rifiuti industriali Rifiuti ospedalieri Pneumatici Car-fluff Rifiuti da legno trattato Smaltimento di biomasse La tecnologia permette di ottenere sia lo smaltimento dei rifiuti che la produzione di energia ed il metano è stato scelto come energy carrier in quanto a differenza della tecnologia dell'idrogeno, la tecnologia del metano è già consolidata e diffusa in modo capillare attraverso un network di distribuzione.

4 IN SINTESI La tecnologia combina lo smaltimento di rifiuti con la produzione di combustibile. La tecnologia permette di convertire rifiuti organici in un flusso gassoso costituito prevalentemente da Metano (CH4) e biossido di carbonio (CO2). Il Metano è utilizzato nell'industria chimica di processo come materia prima, come combustibile per autotrazione e anche per la produzione di energia. Il sistema di distribuzione del metano è capillare. La tecnologia del Metano, a differenza di quella dell'idrogeno, esiste già ed è consolidata. Il processo W2M è un processo basato sulla conversione chimica in assenza di fiamma. La maggior parte del Carbonio è stoccata nel Metano e quindi le emissioni di CO2 sono ridotte e consentono una risposta concreta ai problemi di riscaldamento globale (global warming).

5 CHIMICA DEL PROCESSO W2M Processi base 4 (-CH2-) + 2 H2O CO2 + 3 CH4 2 C + 2 H2O CO2 + CH4

6 PRINCIPI DEL PROCESSO Il diagramma di Francis mette in correlazione la stabilità dei composti organici con la temperatura. Si può infatti ricavare da questo che, con l'esclusione del Metano, tutti i composti organici sono instabili a temperature superiori ai 250 C. Questa instabilità può essere ulteriormente accresciuta dalla presenza di un agente ossidante (che nel nostro processo è l'acido Solforico). Le reazioni di ossidazione vengono fatte in Acido Solforico bollente (600 K) e l'acido consente di ottenere una completa ossidazione in fase liquida. Il vanaggio principale dell'ossidazione solforica in fase liquida è che i tipici composti di ossidazione quali Diossine, Furani e NOx non vengono formati. Questo perché i composti aromatici (che sono i precursori delle diossine e dei furani), vengono bloccati nella fase liquida tramite reazioni di solfonazione e rimangono nel liquido fino alla loro completa ossidazione. L'Azoto inoltre non può essere convertito a NOx per via delle basse temperature del processo. Infatti alla fine del processo l'azoto legato è convertito in Azoto gas oppure in Solfato di Ammonio. L'ossidazione completa in fase liquida e la mancanza di componenti pericolosi negli effluenti porta alla realizzazione di impianti di dimensioni ridotte con un trattamento degli effluenti del tutto assente o limitato ad una semplice torre di lavaggio.

7 CHIMISMO DEL PROCESSO -(CH2)- + 3 H2 SO4 3 SO2 + 4 H2O + CO2 Le reazioni tra i composti organici e l'acido Solforico sono svolte in un reattore in Acciaio al Silicio. La maggior parte dell'energia necessaria al processo è fornita dalla reazione di ossidazione dei composti organici con l'acido. Le reazioni sono adeguatamente catalizzate. I gas lasciano la fase liquida. Le ceneri inorganiche ossidate vengono estratte con continuità.

8 3 SO2 + 3 I2 + 6 H2O 3 H2 SO4 + 6 HI I gas sviluppati nel reattore salgono in una colonna a riempimento dove incontrano in controflusso Iodio e Acqua. All'interno della colonna avviene la reazione di Bunsen dove vengono formati acido iodidrico (HI) e Acido Solforico (H2SO4) come prodotti. L'Acido Solforico rifluisce nel reattore dove ricicla mente l'acido Iodidrico e l'anidride carbonica (CO2) raggiungono la cima della colonna. La reazione di Bunsen nella colonna è esotermica e fornisce l'energia necessaria sia per le reazioni che per la separazione.

9 2 HI I2 + H2 4 H2 + CO2 CH4 + 2 H2O L'acido iodidrico che ha risalito la colonna viene convertito in Idrogeno e Iodio liquido (I2) attraverso una delle tecnologie già disponibili. Lo Iodio viene riciclato nella colonna mentre l'idrogeno viene usato insieme alla Anidride Carbonica per produrre il Metano (CH4) in un opportuno reattore catalizzato. Parte dell'anidride Carbonica, che è in eccesso, rimane tal quale nel flusso finale di gas.

10 FATTORI CHIAVE DELLA TECNOLOGIA Processo senza fiamma. Reazioni in fase liquida con intimo contatto tra substrato e carrier. Smaltimento di rifiuti unito alla produzione di energia. Tutti i composti organici possono essere usati come substrato. Possono essere utilizzati substrati ad alta umidità. Processo realizzato per fasi a bassa temperatura (circa 300 C). Composti come le Diossine e gli NOx non vengono prodotti dal processo. Dimensioni impiantistiche adatte ai piccoli siti (piccole industrie, ospedali, fattorie etc). Materiali costruttivi dell'impianto comuni e presenti sul mercato. Utilizzi possibili in siti estremi quali villaggi di montagna e basi artiche. Piccoli impianti possono essere installati su veicoli per trattamenti on-site.

11 CAMPI DI APPLICAZIONE Trattamento di rifiuti comuni e industriali. Trattamento di rifiuti tossici (Industria di processo, ospedali, rifiuti biologici...). Recupero di discariche. Decontaminazione del suolo. Generatore di Metano (CH4), applicazioni multiple. Produzione di combustibili per autotrazione e aeronautica. Produzione di materie prime per l'industria di processo. Produzione di materie prime per l'industria biotecnologica. Produzione di energia.

12 APPLICAZIONI DEL METANO autotrazione Industria di processo riscaldamento

13 APPLICAZIONI W2MB Biomassa Uno dei campi della tecnologia dove questa è fortemente funzionale è quello del trattamento delle biomasse. Questo perchè è l'unica tecnologia in grado di trattare direttamente substrati ad alto contenuto di umidità (fino al 75%). Molte applicazioni sono possibili nel campo delle biomasse, per esempio trattamento scarti dell'industria alimentare, dell'agricoltura, fanghi di depurazione biologica. Nelle Aziende agricole ha la doppia utilità di smaltire gli scarti e produrre energia (col Metano). Il Metano può anche essere utilizzato per alimentare le macchine agricole.

14 W2MP Biomassa La produzione di biomassa in Italia è stata calcolata in una quantità maggiore di di tonnellate (come secco) all'anno. Se si considera anche la parte umida tale valore raddoppia. Se queste biomasse fossero usate per la produzione di energetica sarebbe possibile sviluppare una quantità di energia parie a TEP (Tonnellate Equivalenti di Petrolio). E' evidente che questa energia sarebbe integralmente prodotta da fonti rinnovabili. Le ceneri del residuo nel caso delle biomasse possono essere usate come fertilizzante agricolo portando enormi risparmi nella produzione industriale di questi ultimi con enormi risparmi energetici e di inquinamento ambientale

15 W2ML Legno trattato Il legno è composto di materiale biologico ed è all'origine biodegradabile. Non sarebbe da considerare come rifiuto tossico ma quando questo viene trattato con prodotti tossici che vanno a impregnarlo lo diventa. Le traversine in legno delle vecchie ferrovie, ad esempio, sono composte di legno impregnato con olio creosoto (una miscela tossica) oppure con Arsenico. Questo viene fatto per annullare l'attività batterica dei microorganismi e/o dell'ossigeno che porterebbe ad una degradazione del materiale. L'olio Creosoto e l'arsenico sono composti fortemente tossici e il loro smaltimento, insieme a quello del legno con loro impregnato, deve essere fatto in impianti autorizzati speciali.

16 W2ML Legno trattato Un problema analogo si ritrova nello smaltimento dei vecchi pali della corrente elettrica e del telegrafo che richiedono un trattamento simile a quello delle traversine ferroviarie. Altri problemi poco conosciuti di smaltimento di legno trattato sono quelli di trattamento dei feretri e dei vecchi legni catramati delle imbarcazioni. In Italia il problema ha una scala di grandezza dell'ordine di parecchi milioni di traversine ferroviarie e, come minimo, di 8 milioni tra pali del telefono pali elettrici.

17 W2MPG Pneumatici e gomma I pneumatici di automobili e camion alla fine della loro vita vengono cambiati e smaltiti. A causa del loro elevato contenuto di zolfo, necessario per la vulcanizzazione, e di Ammine (utilizzate come agenti antiossidanti e contro l'invecchiamento) rendono il processo di incenerimento particolarmente difficile per questi composti tossici. In Italia e in Europa la maggior parte di questi pneumatici sono usati come combustibile ausiliario (circa Kcal/ Kg di gomma) nei forni rotanti per la produzione del cemento. I bassi limiti di tolleranza nel contenuto di Zinco e Zolfo nel cemento finale limita la quantità che può essere utilizzata per questa applicazione. Le grosse emissioni di Anidride Solforosa (SO2) richiedono trattamenti molto efficaci per l'abbattimento e mettono di fatto un'ulteriore limite alla applicazione. Ad ogni modo in Germania e USA circa il 40% dei pneumatici viene smaltito nell'industria del cemento. Utilizzo minori è quello come riempitivi e cariche per l'industria dei polimeri. Il sistema W2M, essendo basato su un processo differente, non presenta queste limitazioni e la gomma può essere convenientemente convertita in Metano.

18 W2MPG Pneumatici e gomma I numeri del problema sono i seguenti: Europa (a 15 paesi): circa Tonnellate/anno (ETRA) USA: circa Tonnellate/anno (TRUS) W2M può trattare la gomma dei pneumatici ed altri manufatti in gomma, che contengono Zolfo, nel pieno rispetto delle normative ambientali. Ogni Kg di gomma trattato consente di ottenere una quantità di Metano di circa 1,5 NMc. Il Metano è un prodotto che trova una quantità di applicazioni sia nella produzione di energia che nelle industrie chimica e biotecnologica.

19 W2MCF Car Fluff Car fluff, è il nome convenzionale dato al residuo della macinazione delle carcasse degli autoveicoli dismessi rimanente dopo la rimozione della parte ferrosa (quali cavi elettrici, vetro, plastiche e così via). Questa miscela eterogenea possiede un contenuto energetico importante ma il suo contenuto in Piombo, Arsenico, PCB ed altri composti a carattere tossico o nocivo ne rende lo smaltimento difficile e complesso. Secondo la legge italiana i rifiuti con un contenuto energetico maggiore di KJ/Kg, non vanno smaltiti in discarica ma devono essere utilizzati per la produzione di energia ed il Car fluff è proprio uno di questi. Molti progetti sono stati fatti e altri sono in corso per trovare la soluzione di questa problematica ma ad oggi nessuno di loro ha dato una soluzione definitiva al problema. W2M ora offre una soluzione semplice ed efficace per questo problema rappresentando un vero e proprio avanzamento tecnologico.

20 W2MCF Car Fluff W2M consente non solo lo smaltimento sicuro di questo tipo di rifiuti ma anche di recuperare dalla loro distruzione l'energia che è contenuta e che altrimenti andrebbe perduta. E questo è reso possibile con l'utilizzo di piccoli impianti localizzati ed anche strutture modulari più complesse. Tali impianti permettono anche l'autosostentamento delle strutture per il trattamento del car fluff attraverso l'utilizzo di parte dell'energia prodotta dal Metano ricavato dai rifiuti. La tabella sottostante riporta i numeri del problema Car Fluff in Italia

21 IMPIANTO

22 CONFRONTO DEI TRATTAMENTI DEI RIFIUTI

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